設計成綠色造船抓手 工業研發軟件受寵
http://www.zouyunfu.com編者語：盡管國際金融危機對全球造船業的影響仍然存在，但日、韓等造船強國早以著眼于未來，力圖化本次危機為契機，搶占下一輪國際船舶產業競爭的制高點，而這一制高點就是綠色技術。
“材料消耗大、能源消耗大、返工率高！”達索系統公司全球造船和能源產業經理PrashanthMysore向記者指出了造船行業存在的三個大問題。對于我國而言，造船產業既是我國國民經濟的支柱產業之一，又是一個高資源消耗的產業，在為社會創造財富的同時，也在大量消耗資源、污染環境。
盡管我國在發展低消耗、節約型的造船經濟中取得了一系列積極進展，在產出規模快速擴大的同時，資源消耗水平有了一定程度的降低，但是，與日韓造船業相比，我國船舶工業在資源消耗方面仍存在一些不可忽視的問題，與先進水平的差距還十分明顯。以電力和鋼材消耗為例，日本造船企業萬美元產值平均耗電約350千瓦時，而我國大部分造船企業萬美元產值耗電在1000千瓦時以上，約為日本企業的3倍；2006年日本、韓國每載重噸完工船舶消耗鋼材分別為0.14噸和0.24噸，我國每載重噸完工船舶消耗鋼材0.39噸，約為日本的2.8倍、韓國的1.6倍。提高造船行業綠色指數已刻不容緩。
日韓角力綠色造船
盡管國際金融危機對全球造船業的影響仍然存在，但日、韓等造船強國早以著眼于未來，力圖化本次危機為契機，搶占下一輪國際船舶產業競爭的制高點，而這一制高點就是綠色技術。
中國船舶重工集團公司經濟研究中心副主任李彥慶告訴記者，日本應對本次危機的措施之一就是充分利用自身高科技能力推動船舶工業安全及環境標準的制定和船舶科技的發展，特別是引導全球到2013年將新船的CO2排放量降低30%。“占據未來市場、設置技術壁壘、保持技術優勢”這顯然是日本推出此措施的用意。
據了解，近年來國際海事組織(IMO)圍繞船舶安全性和環境保護出臺了一系列國際海事新標準和規范，典型的如單殼油輪淘汰、船舶新涂層標準(PSPC)、壓載水管理、溫室氣體排放的新船設計指標等，成為影響船舶工業發展的重要因素，也是今后國際船舶產業競爭的制高點。“日、韓高度重視綠色造船領域的工作，積極參與新標準、新規范的制定，為未來發展爭取更大的空間和優勢。這些新標準和新規范對船舶工業在技術創新、制造模式轉化、精細化管理等方面提出了很高的要求。”李彥慶表示，“我國應該加快部署前沿競爭領域。”
源頭在設計 工業軟件受寵
“綠色船舶制造中設計是先導，設計人員的環境意識決定了船舶產品的綠色度。因此，設計人員必須具備良好的環境意識。”PTC公司技術經理陳在接受記者表示。的確，對于綠色造船來說綠色設計是源頭，船舶產品在制造、營運、報廢拆解過程的綠色度取決于船型、結構、功能冗余、節能以及材料的合理選用與利用這幾個方面設計的綠色度。因此，在設計時應綜合考慮船舶產品的性能質量、自然資源的節約和生態環境的保護，樹立全新的綠色產品設計理念。
“設計中應廣泛采用綠色材料、標準化和模塊化零部件或單元，充分考慮加工制造過程中的材料利用率，同時還必須滿足船舶產品在營運壽命終止后，報廢、拆解對環境不造成負面影響，以及部分材料、零部件和設備再生利用;盡量簡化工藝，優化配置，提高整個制造系統的運行效率，使原材料和能源的消耗少;減少不可再生資源和短缺資源的使用量，盡量采用各種替代物資和技術。”陳調。
當然，減少物理樣機的浪費、縮短產品研發周期也將有助于船舶綠色度的提升。“目前，船舶行業已步入創新時代，新型船舶大量出現，多種型線設計方案的優化需要進行大量船模實驗，如何減少實驗次數，減小費用開支，縮短周期是船舶設計急需解決的問題。”安世亞太公司流體產品總經理楊振亞告訴《中國電子報》記者。
而為了達到上述綠色設計的目的，就不能不用到相應的工業軟件，如CAD、CAE、PDM、PLM(產品生命周期管理)等。“在‘綠色設計’和‘綠色規劃’方面，可采用虛擬設計軟件，通過以流程為中心的3D設計解決方案，進行模塊設計，不僅可減少設計過程中原料消耗，同時能通過虛擬設計軟件做到精準維護，降低對天然氣和礦物燃料的消費。”PrashanthMysore表示。而楊振亞告訴記者，在CAE中，CFD(計算流體力學)軟件可以分析船舶外流場，并解決初步設計、優化設計等工程應用問題，并通過數值模擬，可以得到螺旋槳附近的詳細流動細節，合理布置螺旋槳的位置，從而提高螺旋槳推進效率，進而提高能源利用率。而在PLM方面，陳就表示，通過建立完善的企業級PLM系統，可以提高船舶設計數據的準確性和有效性，減少設計、制造過程中的變更次數，避免資源浪費，提高多專業、多人員并行工作效率，縮短船舶設計周期；提高船舶項目管理水平，使設計資源、管理資源能夠更加有效地在項目過程中進行運轉。
不過，技術總是把雙刃劍。其一方面可以提高產品研發效率，另一方面也有可能提高企業成本，畢竟一些先進技術往往售價不菲。對于企業運用先進技術提高船舶綠色度，廣州文沖船廠有限責任公司副總工程師林洪山就向《中國電子報》表示，新的綠色設計技術與經濟的發展和環保規范出臺是密切相關的，有些先進綠色技術已經存在，但因為價格昂貴企業并沒有采用，除非政策法規強迫企業產品要達到一定環保標準。“我想不會有人愿意花50萬元買輛環保指標滿足十年以后的新標準的車，而更多的人只會愿意花20萬元買輛滿足當下環保標準的車。”林洪山舉了個簡單的例子。看來，企業如何在技術和成本之間找到平衡點至關重要。
不過，無論如何，船舶綠色設計已成大勢所趨，如何運用資金補貼等手段，通過政企互動推廣綠色船舶設計技術，將是政府主管部門和行業協會需要深入思考的問題。
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綠色船舶設計關鍵技術
船舶優化設計
1.船型優化設計。優化船體結構功能。如將燃油艙從雙層底搬到了頂邊艙，減少燃油泄漏的可能性；優化主尺度和型線，使船舶在制造和未來的營運中，實現節能、環保、提高經濟效益的目標。
2.消除冗余功能設計。強化設計的節約意識，全過程地推行功能成本分析。對船體材料規格、船舶設備選型、管系布置、電纜走向等專業設計進行優化分析，消除冗余功能，降低制造成本和資源消耗。3.動力節能設計。探尋船舶新型動力能源；改進推進效率；利用主機廢氣等。
從設計源頭提高鋼材利用率
1.運用船舶設計軟件的套料功能，合理調整船體零件套料排列、在板材零件的開孔中套補板零件等其他零件，以提高整板的利用率。
2.通過利用船體設計軟件中的材料管理程序，從余料數據庫中調取合適的余料進行再次套料，避免盲目使用余料，提高余料的利用率。
綠色材料的選擇
1.艙室緣材料。隨著硅質納米孔熱保溫材料、聚酰亞胺泡沫材料等新型節能環保熱保溫材料的開發與應用，傳統艙室緣材料將逐步被替代。
2.環保焊接材料。無鍍銅實芯焊絲具有焊接煙霧小、污染輕等優點，與藥芯焊絲相比具有更大的發展潛力。
3.船用涂料。如無污染、節能、、低耗的綠色涂料。
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